3. Розділи і тематика екології та зв’язок її з іншими науками

Рис.0.1. «Шаровий пиріг» біології (за Ю.Одумом)

Для того щоб краще зрозуміти предмет і завдання екології як науки, охарактеризуємо взаємозв'язки її з іншими біологічними науками, скориставшись прийомом Ю. Одума (1975). Образно зобразимо структуру біології у вигляді «шарового пирога» (рис. 0.1). Розрізавши його на шматки по горизонталі, отримаємо фундаментальні науки — молекулярну біологію, морфологію, фізіологію, генетику, теорію еволюції, біологію розвитку, екологію та ін., що вивчають основні властивості життя і не обмежуються дослідженням окремих груп організмів.

Рис. 0.2. «Шаровий пиріг» екології

Якщо розріжемо цей «пиріг» по вертикалі, то дістанемо «таксономічні» науки, що займаються вивченням природних груп живих організмів, — ботаніку, зоологію, мікробіологію та ін. Кожна з цих наук об'єднує окремі науки, що мають справу з порівняно вузькою групою живих організмів. Відповідно до цього зоо­логію можна розділити на протозоологію, ентомологію, іхтіологію і т.д.

Екологія належить до фундаментальних розділів біології і є складо­вою частиною всього таксономічного підрозділу. Тому можна говорити про екологію рослин, екологію тварин, екологію мікроорганізмів та ін. Розглядаючи більш часткові елементи цих розділів, можна виділити екологію людини, птахів, риб, комах тощо.

У свою чергу екологія поділяється ще на чотири горизонтальні рівні (рис. 0.2), що відповідають різним рівням біологічної організації: від особини (аутекологія) через популяцію (демекологія) і співтовариство (синекологія) до екосистеми (екологія екосистем) і біосфери (екологія біосфери).

З метою точнішого визначення сфери компетенції екології розглянемо спектр рівнів організації живої матерії. Його можна представити у вигляді такої послідовності:

Сфера компетенції екології простягається від організмового рівня до біосфери, серед яких стрижневим є рівень екосистем. У поле зору екології потрапляють закономірності взаємовідносин і взаємозв'язків окремих особин та їх популяцій між собою і з умовами неорганічного середовища. Екологія розглядає в основному той бік взаємодії організмів із середови­щем, який зумовлює розвиток, розмноження та виживання особин, структуру й динаміку чисельності популяцій і співтовариств та їхню роль у біо­ценозах. Наприклад, фізіолог вивчає залежність від температури проце­сів, які відбуваються в організмі, еколог же вивчає, як впливають зміни температури на інтенсивність розмноження і плодовитість організмів, тривалість їх онтогенезу, на характер трофічних зв'язків, швидкість і напрямок біологічних процесів, що беруть участь у кругообігу речовин в екосистемах.

Взаємовідносини особин або груп особин того чи іншого виду з умовами середовища є предметом одного з основних розділів загальної екології — аутекології. Для еколога важливі ті взаємостосунки, які дають змогу з'ясувати місце і роль досліджуваного виду та зумовлюють найголовніші його зв'язки з іншими належними до екосистеми видами.

Як окремий підрозділ аутекології можна розглядати популяційну екологію (демекологію), завданням якої є вивчення структури й динаміки чисельності популяції окремих видів. Демекологія пов'язана з вирішен­ням таких проблем, як механізми регуляції чисельності організмів, опти­мальна густота і допустимі норми їх відбору з популяцій використовува­них видів, наприклад у разі промислового лову, знищення або ослаблен­ня популяцій у випадку боротьби з шкідниками сільського господарства. До аутекології дуже близька етологія — наука про поведінку тварин.

Вивченням живої природи на рівні екологічних систем займається синекологія, або біоценологія, тобто вчення про співтовариство рослин, тварин і мікроорганізмів, їх взаємодії один з одним і з неорганічним середовищем проживання. Нині біоценологія переросла в науку про екосисте­ми, яку стосовно до біоценозів суші називають біогеоценологією.

Прикладна екологія охоплює такі підрозділи, як раціональне використання природних ресурсів, охорону навколишнього природного середо­вища, науки про соціально-економічні фактори впливу на довкілля та науки про техногенні фактори його забруднення. До розділу наук про соціально-економічні фактори впливу на довкілля (соціоекологія) входять такі підрозділи, як екологічна освіта, екологічне право, екологія народонаселення, урбоекологія, екологічний менеджмент, екологічний аудит, міжнародна та національна екополітика тощо. До розділу наук про техногенні фактори забруднення навколишнього природного середовища (техногенна екологія) належать такі підрозділи, як екологія промисловості, енергетики, агроекологія, екологічні проблеми транспорту, військово-промислового комплексу, космосу, рекреаційної справи тощо. Кожний з цих розділів поділяється на підрозділи. Зокрема, екологія промисловості об'єд­нує такі підрозділи, як екологічні проблеми хімічної, металургійної, паливної, електричної, машинобудівної, легкої, лісогосподарської промисловості та будматеріалів, харчових виробництв тощо. Агроекологія поділяється на агрохімічну й меліоративну екологію та екологію тваринництва.

Екологічні проблеми харчових виробництв пов'язані з вирішенням завдань запобігання забрудненню харчової продукції шкідливими для здоров'я людини речовинами. До них належать речовини, що потрапляють у продукти харчування у процесі технологічної переробки та транспорту­вання, а також через повітря, воду й ґрунт. Сюди належать також забруд­нення компонентами пакувальних матеріалів та мікроорганізмами. Для виробництва харчових продуктів слід використовувати такі технології, які завдають мінімальної шкоди довкіллю або не завдають її зовсім. Однак чи можна розглядати екологічні проблеми транспорту, харчових вироб­ництв та інші розділи як складові частини прикладної екології? Так, про­те в цьому випадку мається на увазі не одне окреме виробництво, а всі виробництва харчової галузі, які вирішують спільну проблему разом з іншими галузями промисловості зокрема і антропогенної діяльності зага­лом. У підсумку можна сказати, що прикладна екологія ставить на меті забезпечення стійкої динамічної природної рівноваги в біосфері (космо­сі), здатної до самовідновлення та саморегулювання.

Тематика екології часто перетинається з тематикою інших галузей біології: фізіології, генетики, біофізики, теорії еволюції тощо. Це визначає формування багатьох проміжних і синтетичних напрямів, таких як цитоекологія, екологічна фізіологія, продукційно-енергетична екологія, еволюційна екологія та ін.

Екологія тісно переплітається з небіологічними науками – фізикою, хімією, геологією, географією та ін. Екологічний підхід до вирішення географічних і фізико-географічних проблем наочно виявляється в гідробіології: вивчення сукупності організмів, які населяють товщу води і дно, проводять разом з дослідженнями різних факторів води, припливно-відпливних явищ, циркуляції водяних течій тощо.

На стику з геологією і палеонтологією виникла палеоекологія, яка відтворює екологічні зв'язки вимерлих видів рослин і тварин на основі будови викопних форм та умов їх захоронення. В результаті поєднання екологічно­го підходу з принципами ландшафтознавства з'явилась екологія ландшаф­ту — напрямок, який тісно пов'язаний з проблемами раціонального вико­ристання, відтворення та охорони природних ресурсів. Впровадження в еко­логію принципів термодинаміки породило продукційно-енергетичну еколо­гію, яка досліджує закономірності розсіювання потоку енергії в трофічних ланцюгах. Залучення даних про вплив живих організмів на кору вивітрю­вання сприяло створенню В.В. Докучаєвим сучасного ґрунтознавства

Література /1.1, 1.2, 2.2/

Питання для самоконтролю

1. Що означає термін екологія? Що вивчає екологія?

2. Які підрозділи екології ви знаєте?

3. Коротко розкажіть історію виникнення науки екології.

4. Простежте зв’язок екології з іншими науками.

РОЗДІЛ І. ЕКОЛОГІЯ ЯК ПРИРОДНИЧА НАУКА

ОСНОВНІ ЕКОЛОГІЧНІ ПОНЯТТЯ, ТЕРМІНИ, ЗАКОНИ.

РІВНІ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИВОЇ МАТЕРІЇ

План

1. Основні екологічні поняття і терміни.

2. Основні екологічні закони

3. Рівні організації живої матерії (на самостійне опрацювання студента)

1. Основні екологічні поняття і терміни

Аутекологія (термін введений у 1963 р. Швердфегером) – наука, яка вивчає взаємозв’язки представників виду з навколишнім середовищем. Цей розділ екології займається вивченням меж стійкості виду і його ставлення до різних екологічних факторів. Також вивчає вплив середовища на морфологію, фізіологію та поведінку організмів.

Біосфера – оболонка Землі, яка включає частини атмосфери, гідросфери і літосфери, населені живими організмами. Верхня межа біосфери має озоновий екран, що затримує більшу частину згубних згубних для живих істот ультрафіолетових проментів, а нижня – тепловий бар’єр.

Біосинтез – процес утворення необхідних організму речовин, який відбувається в його клітинах з участю біокаталізаторів – ферментів.

Біом – сукупність видів живого і оточуючого їх середовища, яка складає екосистему ландшафтно-географічної зони або сектора природного поясу.

Біомаса – кількість живої речовини будь-яких живих істот, виражена в одиницях маси на одиницю площі.

Біогеоценоз – сукупність рослинності, тваринного світу, мікроорганізмів і певної ділянки земної поверхні, які пов’язані між собою обміном речовин та енергії.

Біотехнології – сукупність методів і засобів отримання корисних для людини продуктів та явищ за допомогою біологічних агентів (виробництво ліків, антибіотиків, дріжджів, виведення мікроорганізмів, бактерій, які продукують білок, газ або тепло, тощо).

Біотоп – відносно одноманітний за абіотичними факторами середовища простір у межах водної, наземної і підземної частини біосфери, зайнятий одним біоценозом.

Біоценоз – взаємозв’язана сукупність мікроорганізмів, грибів, рослин і тварин, що населяють більш-менш однорідну ділянку суші чи водойми і характеризується певними відносинами між собою й адаптацією з довкіллям.

Вид (біологічний) – сукупність організмів зі спорідненими морфологічними ознаками, які можуть схрещуватися один з одним і мають спільний генофонд. Це структурна одиниця в системі живих організмів. Вид підпорядковується роду, але має підвиди і популяції. Види мають морфологічні, фізіолого-біохімічні, еколого-географічні та генетичні характеристики.

Демекологія – описує коливання чисельності різних видів і встановлює їх причини. Цей розділ ще називають динамікою популяцій, або популяційною екологією.

Екосистема – єдиний природний комплекс, утворений живими організмами і середовищем, в якому вони існують і де компоненти тісно пов’язані обміном речовин, енергії та інформації.

Екологічні фактори – всі складові (елементи) природного середовища, які впливають на існування й розвиток організмів і на які живі істоти реагують реакціями пристосування.

Екологічні піраміди – піраміди біомаси, чисел чи енергії, які відображають зменшення цих величин від продуцентів до редуцентів у вигляді масштабних пірамід. Тобто, це – графічне зображення співвідношення між продуцентами, консументами, вираженого в одиницях маси, числа істот чи величинах енергії.

Екополітика – сукупність методів контролю екологічних обмежень при соціально-економічному розвитку країни, регіону світу чи людства в цілому.

Популяція – сукупність особин одного виду з однаковим генофондом, яка живе на спільній території протягом багатьох поколінь.

Синекологія – аналізує стосунки між особинами, що належать до різних видів даного угрупування організмів, а також між ними і навколишнім середовищем.

Сукцесія – послідовна зміна біоценозів, які спадково виникають на одній і ті й же території в результаті впливу природних факторів чи людини.